階常系數(shù)非齊次線性方程

)(xfqyypy 二 階 常 系 數(shù) 非 齊 次 線 性 方 程對 應 齊 次 方 程 ,0 qyypy通 解 結 構 ,yYy 常 見 類 型 ),(xPm ,)( xm exP ,cos)( xexP xm ,sin)( xexP xm 難 點 ： 如 何 求 特 解 ？ 方 法 ： 待 定 系 數(shù) 法 .)()( xPexf mx一 、 型 設 非 齊 方 程 特 解 為 xexQy )( 代 入 原 方 程 )()()()()2()( 2 xPxQqpxQpxQ m 不 是 特 征 方 程 的 根 ，若 )1( ,02 qp),()( xQxQ m可 設 是 特 征 方 程 的 單 根 ，若 )2( ,02 qp ,02 p),()( xxQxQ m可 設 ;)( xm exQy ;)( xm exxQy 是 特 征 方 程 的 重 根 ，若 )3( ,02 qp ,02 p),()( 2 xQxxQ m可 設綜 上 討 論 ,)(xQexy mxk 設 是 重 根是 單 根不 是 根2 ,10k注 意 上 述 結 論 可 推 廣 到 n階 常 系 數(shù) 非 齊 次 線 性微 分 方 程 （ k是 重 根 次 數(shù) ） . .)(2 xm exQxy 特 別 地 xAeqyypy 是 特 征 方 程 的 重 根是 特 征 方 程 的 單 根不 是 特 征 方 程 的 根 x x xexA xepA eqpAy 22 2 ,2 , .23 2 的 通 解求 方 程 xxeyyy 解對 應 齊 次 方 程 通 解特 征 方 程 ,0232 rr特 征 根 ， 21 21 rr ,221 xx eCeCY 是 單 根 ，2 ,)( 2xeBAxxy 設代 入 方 程 , 得 xABAx 22 ,121 BAxexxy 2)121( 于 是原 方 程 通 解 為 .)121( 2221 xxx exxeCeCy 例 1 型二 、 sin)(cos)()( xxPxxPexf nlx sincos)( xPxPexf nlx 22 ieePeePe xixinxixilx xinlxinl eiPPeiPP )()( )22()22( ,)()( )()( xixi exPexP ,)( )( xiexPqyypy 設 ,)(1 ximk eQxy 利 用 歐 拉 公 式 ,)( )( xiexPqyypy 設 ,)(2 ximk eQxy ximximxk eQeQexy ,sin)(cos)( )2()1( xxRxxRex mmxk 次 多 項 式 ，是其 中 mxRxR mm )(),( )2()1( nlm ,max,10 是 單 根不 是 根 iik注 意上 述 結 論 可 推 廣 到 n階 常 系 數(shù) 非 齊 次 線 性 微 分 方 程 . .sin4 的 通 解求 方 程 xyy 解 對 應 齊 方 通 解 ,sincos 21 xCxCY 作 輔 助 方 程 ,4 ixeyy ,是 單 根i ,* ixAxey 故代 入 上 式 ,42 Ai ,2iA ,)cos2(sin22* ixxxxixey ix 所 求 非 齊 方 程 特 解 為 ,cos2 xxy 原 方 程 通 解 為 .cos2sincos 21 xxxCxCy （ 取 虛 部 ）例 2 .2cos 的 通 解求 方 程 xxyy 解 對 應 齊 方 通 解 ,sincos 21 xCxCY 作 輔 助 方 程 ,2ixxeyy ,2 不 是 特 征 方 程 的 根i ,)( 2* ixeBAxy 設 代 入 輔 助 方 程 13 034 A BAi ,9431 iBA ，,)9431( 2* ixeixy 例 3 )2sin2)(cos9431( xixix 所 求 非 齊 方 程 特 解 為 ,2sin942cos31 xxxy 原 方 程 通 解 為 .2sin942cos31sincos 21 xxxxCxCy ,)2sin312cos94(2sin942cos31 ixxxxxx （ 取 實 部 ）注 意 xAexAe xx sin,cos .)( 的 實 部 和 虛 部分 別 是 xiAe .tan 的 通 解求 方 程 xyy 解 對 應 齊 方 通 解 ,sincos 21 xCxCY 用 常 數(shù) 變 易 法 求 非 齊 方 程 通 解 ,sin)(cos)( 21 xxcxxcy 設 ,1)( xw ,cos)( tanseclnsin)( 22 11 Cxxc Cxxxxc原 方 程 通 解 為 .tanseclncossincos 21 xxxxCxCy 例 4 三 、 小 結 可 以 是 復 數(shù) ） (),()()1( xPexf mx );(xQexy mxk ,sin)(cos)()()2( xxPxxPexf nlx ;sin)(cos)( )2()1( xxRxxRexy mmxk (待 定 系 數(shù) 法 )只 含 上 式 一 項 解 法 ： 作 輔 助 方 程 ,求 特 解 , 取特 解 的 實 部 或 虛 部 , 得 原 非 齊 方 程 特 解 . 思 考 題寫 出 微 分 方 程 xexyyy 22 8644 的 待 定 特 解 的 形 式 . 思 考 題 解 答設 的 特 解 為2644 xyyy *1yxeyyy 2844 設 的 特 解 為 *2y*2y*1* yy 則 所 求 特 解 為 0442 rr 特 征 根 22,1 rCBxAxy 2*1 xeDxy 22*2 （ 重 根 ）*2y*1* yy CBxAx 2 .22 xeDx 一 、 求 下 列 微 分 方 程 的 通 解 : 1、 xeyay 2 ； 2、 xxeyyy 323 ； 3、 xxyy cos4 ； 4、 xyy 2sin . 二 、 求 下 列 各 微 分 方 程 滿 足 已 給 初 始 條 件 的 特 解 : 1、 0,1,54 00 xx yyyy ； 2、 xx exeyyy 2 , 1,1 11 xx yy ； 3、 )2cos(214 xxyy , 0,0 00 xx yy . 練 習 題 三 、 含 源在 CLR , 串 聯(lián) 電 路 中 ,電 動 E勢 為 的 電 源 對電 充 電容 器 C .已 20E知 伏 , 微 法2.0C ,亨1.0L , 歐1000R ,試 求 合 上 開 后關 K 的 電及流 )(ti )(tuc電 壓 . 四 、 設 )(x函 數(shù) 連 續(xù) ,且 滿 足 xxx dttxdtttex 00 )()()( , )(x求 . 練 習 題 答 案一 、 1、 221 1sincos aeaxCaxCy x ； 2、 )323( 2221 xxeeCeCy xxx ； 3、 xxxxCxCy sin92cos312sin2cos 21 ； 4、 212cos10121 xeCeCy xx . 二 、 1、 xey x 45)511(161 4 ； 2、 xxx exexexeey 26)121(612 23 ； 3、 )2sin1(812sin161 xxxy . 三 、 )105sin(104)( 31052 3 teti t (安 ), 105sin()105cos(2020)( 33105 3 ttetu tc (伏 ). 四 、 )sin(cos21)( xexxx .